Mạch dao động ghép biến áp còn có tên gọi là mạch dao động Armstrong (tên người đã phát minh ra nó). Loại mạch dao dộng LC này sử dụng biến áp ghép một phần tín hiệu ra hồi tiếp dương về đầu vào để duy trì dao động.
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
Khâu khuếch đại dùng BJT mắc theo sơ đồ Emitơ chung (EC), tải của tầng khuếch đại là khung cộng hưởng L1C1, trong đó transistor T là phần tử khuếch đại, LC là cuộn chặn cao tần, R1,R2 có tác dụng phân áp cấp nguồn cho cực bazơ, RE dùng để ổn định nhiệt cho transistor khi dao động ra đã xác lập và nó cùng với CE thực hiện việc dịch chuyển điểm làm việc của T để phát sinh và hình thành dao động.
Khâu hồi tiếp được thực hiện bằng biến áp có cuộn sơ cấp là L1 và cuộn thứ cấp L2. Điện áp đầu ra trên khung cộng hưởng được hồi tiếp một phần qua L2 đưa về cực bazơ thông qua tụ điện C2.
Điều kiện để mạch phát sinh và hình thành dao động:
- Điều kiện pha:
Khâu hồi tiếp được thực hiện bằng biến áp có cuộn sơ cấp là L1 và cuộn thứ cấp L2. Điện áp đầu ra trên khung cộng hưởng được hồi tiếp một phần qua L2 đưa về cực bazơ thông qua tụ điện C2.
Điều kiện để mạch phát sinh và hình thành dao động:
- Điều kiện pha:
- Điều kiện biên độ:
Trong đó:
với M là hệ số ghép hỗ cảm của BA.
Như vậy để thỏa mãn điều kiện biên độ thì K.Kht >1 tương đương với K>(L1/M), mạch phát sinh dao động và giảm đến K.Kht = 1, khi K=(L1/M) dao động xác lập.
Khi thoả mãn điều kiện dao động, khi cấp nguồn, trên đầu ra khâu khuếch đại có một điện áp đột biến phổ tần rộng đặt lên khung cộng hưởng L1C1. Khung cộng hưởng có tần số cộng hưởng là f0, do đó chỉ có một tần số duy nhất bằng f0 trong phổ tần của điện áp này có biên độ lớn nhất được hồi tiếp một phần về đầu vào qua biến áp BA, do quấn đảo pha nên điện áp hồi tiếp ngược pha với điện áp trên khung cộng hưởng và đồng pha với điện áp đặt vào khâu khuếch đại. Nó được khuếch đại với hệ số khuếch đại lớn (K.Kht>1), do lúc này tụ CE mới bắt đầu được nạp, thiên áp UBE0 = U0 (được định thiên mạnh), biên độ điện áp ra tăng lên. Điện áp này lại được hồi tiếp một phần về đầu vào, biên độ điện áp ra tiếp tục được tăng lên. Sau một số chu kỳ dao động, biên độ ra tăng đến giá trị xác định vì khi đó tụ CE đã nạp đầy, thiên áp UBE0 = UB0 - URE giảm làm k giảm và K.Kht = 1. Lúc này, khâu khuếch đại có hệ số khuếch đại chỉ đủ bù lượng tổn hao của khâu hồi tiếp và dao động ra có biên độ không đổi và có tần số xấp xỉ tần số cộng hưởng của khung cộng hưởng L1C1:
Như vậy để thỏa mãn điều kiện biên độ thì K.Kht >1 tương đương với K>(L1/M), mạch phát sinh dao động và giảm đến K.Kht = 1, khi K=(L1/M) dao động xác lập.
Khi thoả mãn điều kiện dao động, khi cấp nguồn, trên đầu ra khâu khuếch đại có một điện áp đột biến phổ tần rộng đặt lên khung cộng hưởng L1C1. Khung cộng hưởng có tần số cộng hưởng là f0, do đó chỉ có một tần số duy nhất bằng f0 trong phổ tần của điện áp này có biên độ lớn nhất được hồi tiếp một phần về đầu vào qua biến áp BA, do quấn đảo pha nên điện áp hồi tiếp ngược pha với điện áp trên khung cộng hưởng và đồng pha với điện áp đặt vào khâu khuếch đại. Nó được khuếch đại với hệ số khuếch đại lớn (K.Kht>1), do lúc này tụ CE mới bắt đầu được nạp, thiên áp UBE0 = U0 (được định thiên mạnh), biên độ điện áp ra tăng lên. Điện áp này lại được hồi tiếp một phần về đầu vào, biên độ điện áp ra tiếp tục được tăng lên. Sau một số chu kỳ dao động, biên độ ra tăng đến giá trị xác định vì khi đó tụ CE đã nạp đầy, thiên áp UBE0 = UB0 - URE giảm làm k giảm và K.Kht = 1. Lúc này, khâu khuếch đại có hệ số khuếch đại chỉ đủ bù lượng tổn hao của khâu hồi tiếp và dao động ra có biên độ không đổi và có tần số xấp xỉ tần số cộng hưởng của khung cộng hưởng L1C1:
Mạch có một số đặc điểm như sau:
Trong các mạch dao động người ta chọn giá trị của tụ CE và RE thích hợp để đảm bảo K.Kht = 1 khi tranzito chưa bão hòa.
Trong thực tế, do ảnh hưởng của điện dung vào và ra của transistor nên tần số dao động sẽ bị thay đổi chút ít. Để đạt được tần số dao động như mong muốn ta có thể điều chỉnh tụ C1 hoặc lõi của cuộn dây để thay đổi điện cảm L1.
Các mạch tạo dao động ghép biến áp ít được sử dụng trong các ứng dụng thực tế bởi vì có sử dụng biến áp nên kích thước mạch điện lớn và giá thành cao.
Trong các mạch dao động người ta chọn giá trị của tụ CE và RE thích hợp để đảm bảo K.Kht = 1 khi tranzito chưa bão hòa.
Trong thực tế, do ảnh hưởng của điện dung vào và ra của transistor nên tần số dao động sẽ bị thay đổi chút ít. Để đạt được tần số dao động như mong muốn ta có thể điều chỉnh tụ C1 hoặc lõi của cuộn dây để thay đổi điện cảm L1.
Các mạch tạo dao động ghép biến áp ít được sử dụng trong các ứng dụng thực tế bởi vì có sử dụng biến áp nên kích thước mạch điện lớn và giá thành cao.
Bước 1: Chạy mạch mô phỏng, quan sát dạng tín hiệu ra.
Bước 2: Đưa ra nhận xét về khoảng thời gian mà dao động ra được thiết lập ổn định? Giải thích hiện tượng trên?
Bước 3: Xác định tần số tín hiệu ra? So sánh với giá trị tính toán bằng lý thuyết, biết rằng giá trị cuộn sơ cấp L1 = 6.25mH?
Bước 4: Thay đổi giá trị điện dung C1 và hoàn thành bảng giá trị sau:
.png)
Bước 2: Đưa ra nhận xét về khoảng thời gian mà dao động ra được thiết lập ổn định? Giải thích hiện tượng trên?
Bước 3: Xác định tần số tín hiệu ra? So sánh với giá trị tính toán bằng lý thuyết, biết rằng giá trị cuộn sơ cấp L1 = 6.25mH?
Bước 4: Thay đổi giá trị điện dung C1 và hoàn thành bảng giá trị sau:
Bước 5: Từ bảng giá trị ở bước 4 đưa ra nhận xét về sự phụ thuộc của tín hiệu vào giá trị tụ điện C1?